能隙是什麼意思

能隙(Energy Gap)是固體物理學中的一個概念,用來描述電子在固體中從一個能級躍遷到另一個能級所需要的能量差。能隙通常用Eg表示,單位是電子伏特(eV)。

在半導體材料中,能隙指的是導帶底(Conduction Band)和價帶頂(Valence Band)之間的能量差。在絕對零度下,電子需要獲得至少與能隙相等的能量才能從價帶躍遷到導帶,成為導電載流子。能隙的大小決定了半導體的帶隙類型:

  1. 導電性:如果半導體的能隙很小,電子很容易躍遷到導帶,這種材料通常具有較好的導電性,例如金屬。

  2. 絕緣性:如果半導體的能隙很大,電子很難躍遷到導帶,這種材料通常具有較差的導電性,例如絕緣體。

  3. 半導體性:介於導電性和絕緣性之間的半導體材料,其能隙大小適中,使得電子在適當條件下(如加熱或受到光激發)能夠躍遷到導帶,從而導電。

能隙的大小對半導體的性質有著重要的影響,例如能隙較小的半導體(如矽和鍺)在電子學中有著廣泛的應用,而能隙較大的半導體(如矽鍺和砷化鎵)則常用於光電學和光電子學領域。